设置 DirectX 资源和显示图像
下面我们将为你介绍如何创建 Direct3D 设备、交换链和呈现目标视图，以及如何向屏幕显示呈现的图像。
目标：在 C++ 通用 Windows 平台 (UWP) 应用中设置 DirectX 资源并显示纯色。
先决条件
我们假定你熟悉 C++。 你还需要具有图形编程概念方面的基本经验。
完成所需时间：20 分钟。
Instructions
1. 使用 ComPtr 声明 Direct3D 接口变量
我们使用 Windows 运行时 C++ 模板库 (WRL) 中的 ComPtr 智能指针模板来声明 Direct3D 接口变量，以便可以采用防异常的方式管理这些变量的生存时间。 然后，使用这些变量访问 ComPtr class 及其成员。 例如：
ComPtr<ID3D11RenderTargetView> m_renderTargetView;
m_d3dDeviceContext->OMSetRenderTargets(
1,
m_renderTargetView.GetAddressOf(),
nullptr // Use no depth stencil.
);
如果使用 ComPtr 声明 ID3D11RenderTargetView，则可以接着使用 ComPtr 的 GetAddressOf 方法来获取指向 ID3D11RenderTargetView (**ID3D11RenderTargetView) 的指针的地址以传递给 ID3D11DeviceContext::OMSetRenderTargets。 OMSetRenderTargets 会将呈现器目标绑定到输出合并阶段，以将呈现器目标指定为输出目标。
在启动示例应用之后，该示例应用将初始化并加载，然后就可以运行了。
2. 创建 Direct3D 设备
若要使用 Direct3D API 来呈现场景，必须首先创建一个代表显示适配器的 Direct3D 设备。 要创建 Direct3D 设备，需要调用 D3D11CreateDevice 函数。 在 D3D_FEATURE_LEVEL 值的数组中指定级别 9.1 至 11.1。 Direct3D 按顺序检查数组并返回支持的最高功能级别。 因此，为了获取可用的最高级功能级别，我们将 D3D_FEATURE_LEVEL 数组条目按从高到低的顺序列出。 将 D3D11_CREATE_DEVICE_BGRA_SUPPORT 标记传递到 Flags 参数，使 Direct3D 资源与 Direct2D 交互操作。 如果使用调试版本，则还需传递 D3D11_CREATE_DEVICE_DEBUG 标记。 有关调试应用的详细信息，请参阅使用调试层来调试应用。
通过查询从 D3D11CreateDevice 返回的 Direct3D 11 设备和设备上下文来获取 Direct3D 11.1 设备 (ID3D11Device1) 和设备上下文 (ID3D11DeviceContext1)。
// First, create the Direct3D device.
// This flag is required in order to enable compatibility with Direct2D.
UINT creationFlags = D3D11_CREATE_DEVICE_BGRA_SUPPORT;
#if defined(_DEBUG)
// If the project is in a debug build, enable debugging via SDK Layers with this flag.
creationFlags |= D3D11_CREATE_DEVICE_DEBUG;
#endif
// This array defines the ordering of feature levels that D3D should attempt to create.
D3D_FEATURE_LEVEL featureLevels[] =
{
D3D_FEATURE_LEVEL_11_1,
D3D_FEATURE_LEVEL_11_0,
D3D_FEATURE_LEVEL_10_1,
D3D_FEATURE_LEVEL_10_0,
D3D_FEATURE_LEVEL_9_3,
D3D_FEATURE_LEVEL_9_1
};
ComPtr<ID3D11Device> d3dDevice;
ComPtr<ID3D11DeviceContext> d3dDeviceContext;
DX::ThrowIfFailed(
D3D11CreateDevice(
nullptr, // Specify nullptr to use the default adapter.
D3D_DRIVER_TYPE_HARDWARE,
nullptr, // leave as nullptr if hardware is used
creationFlags, // optionally set debug and Direct2D compatibility flags
featureLevels,
ARRAYSIZE(featureLevels),
D3D11_SDK_VERSION, // always set this to D3D11_SDK_VERSION
&d3dDevice,
nullptr,
&d3dDeviceContext
)
);
// Retrieve the Direct3D 11.1 interfaces.
DX::ThrowIfFailed(
d3dDevice.As(&m_d3dDevice)
);
DX::ThrowIfFailed(
d3dDeviceContext.As(&m_d3dDeviceContext)
);
3. 创建交换链
接下来，创建设备用于呈现和显示的交换链。 声明并初始化 DXGI_SWAP_CHAIN_DESC1 结构来描述该交换链。 接着，将该交换链设置为翻转模型（即，在 SwapEffect 成员中设置 DXGI_SWAP_EFFECT_FLIP_SEQUENTIAL 值的交换链）并将 Format 成员设置为 DXGI_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM。 将 SampleDesc 成员指定的 DXGI_SAMPLE_DESC 结构的 Count 成员设置为 1，并将 DXGI_SAMPLE_DESC 的 Quality 成员设置为 0，因为翻转模型不支持多重采样抗锯齿 (MSAA)。 将 BufferCount 成员设置为 2，让交换链可以使用前台缓冲区来向显示设备显示，并使用后台缓冲区充当呈现器目标。
通过查询 Direct3D 11.1 设备来获取基本 DXGI 设备。 为了最大程度降低电耗（对于笔记本电脑和平板电脑等使用电池供电的设备，这样做很重要），将 1 作为 DXGI 可排队的后台缓冲区帧的最大数量来调用 IDXGIDevice1::SetMaximumFrameLatency 方法。 这样可确保仅在垂直空白之后才呈现应用。
最后，要创建交换链，需要从 DXGI 设备获取父工厂。 调用 IDXGIDevice::GetAdapter 来获取设备的适配器，然后在适配器上调用 IDXGIObject::GetParent 来获取父工厂 (IDXGIFactory2)。 要创建交换链，需要使用交换链描述符和应用的核心窗口来调用 IDXGIFactory2::CreateSwapChainForCoreWindow。
// If the swap chain does not exist, create it.
DXGI_SWAP_CHAIN_DESC1 swapChainDesc = {0};
swapChainDesc.Stereo = false;
swapChainDesc.BufferUsage = DXGI_USAGE_RENDER_TARGET_OUTPUT;
swapChainDesc.Scaling = DXGI_SCALING_NONE;
swapChainDesc.Flags = 0;
// Use automatic sizing.
swapChainDesc.Width = 0;
swapChainDesc.Height = 0;
// This is the most common swap chain format.
swapChainDesc.Format = DXGI_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM;
// Don't use multi-sampling.
swapChainDesc.SampleDesc.Count = 1;
swapChainDesc.SampleDesc.Quality = 0;
// Use two buffers to enable the flip effect.
swapChainDesc.BufferCount = 2;
// We recommend using this swap effect for all applications.
swapChainDesc.SwapEffect = DXGI_SWAP_EFFECT_FLIP_SEQUENTIAL;
// Once the swap chain description is configured, it must be
// created on the same adapter as the existing D3D Device.
// First, retrieve the underlying DXGI Device from the D3D Device.
ComPtr<IDXGIDevice2> dxgiDevice;
DX::ThrowIfFailed(
m_d3dDevice.As(&dxgiDevice)
);
// Ensure that DXGI does not queue more than one frame at a time. This both reduces
// latency and ensures that the application will only render after each VSync, minimizing
// power consumption.
DX::ThrowIfFailed(
dxgiDevice->SetMaximumFrameLatency(1)
);
// Next, get the parent factory from the DXGI Device.
ComPtr<IDXGIAdapter> dxgiAdapter;
DX::ThrowIfFailed(
dxgiDevice->GetAdapter(&dxgiAdapter)
);
ComPtr<IDXGIFactory2> dxgiFactory;
DX::ThrowIfFailed(
dxgiAdapter->GetParent(IID_PPV_ARGS(&dxgiFactory))
);
// Finally, create the swap chain.
CoreWindow^ window = m_window.Get();
DX::ThrowIfFailed(
dxgiFactory->CreateSwapChainForCoreWindow(
m_d3dDevice.Get(),
reinterpret_cast<IUnknown*>(window),
&swapChainDesc,
nullptr, // Allow on all displays.
&m_swapChain
)
);
4. 创建呈现器目标视图
要将图形呈现到窗口，需要创建一个呈现器目标视图。 调用 IDXGISwapChain::GetBuffer 来获取交换链接的后台缓冲区，以便在创建呈现器目标视图时使用。 将后台缓冲区指定为一个 2D 纹理 (ID3D11Texture2D)。 要创建呈现器目标视图，需要使用交换链的后台缓冲区调用 ID3D11Device::CreateRenderTargetView。 通过将视区 (D3D11_VIEWPORT) 指定为交换链的后台缓冲区的最大大小，指定绘制到整个核心窗口。 在对 ID3D11DeviceContext::RSSetViewports 的调用中使用视区将视区绑定到管道的光栅化阶段。 光栅化阶段将向量信息转换为光栅图像。 此情况下不要求转换，因为我们只是显示纯色。
// Once the swap chain is created, create a render target view. This will
// allow Direct3D to render graphics to the window.
ComPtr<ID3D11Texture2D> backBuffer;
DX::ThrowIfFailed(
m_swapChain->GetBuffer(0, IID_PPV_ARGS(&backBuffer))
);
DX::ThrowIfFailed(
m_d3dDevice->CreateRenderTargetView(
backBuffer.Get(),
nullptr,
&m_renderTargetView
)
);
// After the render target view is created, specify that the viewport,
// which describes what portion of the window to draw to, should cover
// the entire window.
D3D11_TEXTURE2D_DESC backBufferDesc = {0};
backBuffer->GetDesc(&backBufferDesc);
D3D11_VIEWPORT viewport;
viewport.TopLeftX = 0.0f;
viewport.TopLeftY = 0.0f;
viewport.Width = static_cast<float>(backBufferDesc.Width);
viewport.Height = static_cast<float>(backBufferDesc.Height);
viewport.MinDepth = D3D11_MIN_DEPTH;
viewport.MaxDepth = D3D11_MAX_DEPTH;
m_d3dDeviceContext->RSSetViewports(1, &viewport);
5. 显示呈现的图像
我们将进入一个不断呈现和显示场景的无限循环。
在此循环中，我们调用：
- ID3D11DeviceContext::OMSetRenderTargets 以将呈现器目标指定为输出目标。
- ID3D11DeviceContext::ClearRenderTargetView 以将呈现目标清除为纯色。
- IDXGISwapChain::Present 以向窗口显示呈现的图像。
由于我们之前将最大帧延迟设置为 1，因此，Windows 通常会将呈现循环减慢至屏幕刷新速率，通常大约为 60 Hz。 Windows 通过在应用调用 Present 时使应用进入睡眠状态来减慢呈现循环。 在刷新屏幕之前，Windows 会将应用保持为睡眠状态。
// Enter the render loop. Note that UWP apps should never exit.
while (true)
{
// Process events incoming to the window.
m_window->Dispatcher->ProcessEvents(CoreProcessEventsOption::ProcessAllIfPresent);
// Specify the render target we created as the output target.
m_d3dDeviceContext->OMSetRenderTargets(
1,
m_renderTargetView.GetAddressOf(),
nullptr // Use no depth stencil.
);
// Clear the render target to a solid color.
const float clearColor[4] = { 0.071f, 0.04f, 0.561f, 1.0f };
m_d3dDeviceContext->ClearRenderTargetView(
m_renderTargetView.Get(),
clearColor
);
// Present the rendered image to the window. Because the maximum frame latency is set to 1,
// the render loop will generally be throttled to the screen refresh rate, typically around
// 60 Hz, by sleeping the application on Present until the screen is refreshed.
DX::ThrowIfFailed(
m_swapChain->Present(1, 0)
);
}
6. 调整应用窗口和交换链的缓冲区的大小
如果应用窗口大小发生改变，则应用必须调整交换链的缓冲区的大小，重新创建呈现器目标视图，然后显示大小调整后的呈现图像。 要调整交换链缓冲区的大小，需要调用 IDXGISwapChain::ResizeBuffers。 在此调用中，保持缓冲区的数量和缓冲区的格式不变（将 BufferCount 参数设置为 2，并将 NewFormat 参数设置为 DXGI_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM）。 使交换链的后台缓冲区的大小与调整后的窗口大小相同。 在调整了交换链的缓冲区的大小之后，创建新的呈现器目标并显示新呈现的图像（与初始化应用时类似）。
// If the swap chain already exists, resize it.
DX::ThrowIfFailed(
m_swapChain->ResizeBuffers(
2,
0,
0,
DXGI_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM,
0
)
);
总结和后续步骤
我们创建了一个 Direct3D 设备、交换链和呈现器目标视图，并向显示器显示了呈现的图像。
接下来，我们还要在屏幕上绘制一个三角形。
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